5公用工程系統(tǒng)能量集成綜合優(yōu)化方法(編輯修改稿)
2025-03-22 17:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 等級(jí) 途徑 η ?Qsmax/th1 ————————————————————— HP T1 20 HP T2 35 MP T1 30 MP T3 55 LP T3 12 LP T2 32 ————————————————————— 采用頂層分析法得到的剩余熱負(fù)荷轉(zhuǎn)化途徑效率如表 2所示 , 其中 ?Qmax為剩余熱負(fù)荷上限。可見(jiàn)，最佳剩余熱可轉(zhuǎn)化途徑為 T4透平滿負(fù)荷運(yùn)行 (多用)， 其余熱負(fù)荷以少產(chǎn) VHP形式節(jié)省，由于 VHP負(fù)荷降低而減少的作功能力可用外購(gòu)電力形式彌補(bǔ)，如圖 6的陰影面積的上邊線所示。 由圖中的兩條曲線可對(duì)優(yōu)化的途徑和現(xiàn)有途徑進(jìn)行比較，它不但給出了剩余熱負(fù)荷轉(zhuǎn)化途徑優(yōu)化前后的效率變化（陰影部分），而且給出了各等級(jí)蒸汽的最大節(jié)省量，陰影面積正比于改變前后的經(jīng)濟(jì)收益。 根據(jù)圖 6分段對(duì)改變剩余熱負(fù)荷轉(zhuǎn)化途徑前后的公用工程系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收益按式 （ 7） 進(jìn)行計(jì)算， 得到改變剩余熱負(fù)荷轉(zhuǎn)化途徑后的經(jīng)濟(jì)效益如圖 7所示 。 圖中折線下的面積為每小時(shí)節(jié)約各等級(jí)蒸汽剩余熱負(fù)荷所產(chǎn)生的收益 （ /h） ， 全年按運(yùn)行 8000h計(jì) ， 年收益為 107元 /a。 以上分析是以減少鍋爐新汽（ VHP） 為基礎(chǔ)，但實(shí)際中由于開(kāi)工鍋爐的最小運(yùn)行負(fù)荷為不低于設(shè)計(jì)負(fù)荷的 87% ，所以 VHP只有 30t/h左右的調(diào)節(jié)余地。若按節(jié)省 30t/h蒸汽計(jì)算，年實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益為 ?？梢?jiàn)選擇優(yōu)化的轉(zhuǎn)化途徑可明顯增加全局公用工程的經(jīng)濟(jì)效益。 表 2 剩余熱負(fù)荷轉(zhuǎn)化途徑及能源價(jià)格 The conversion paths of residual heat —————————————————————— 序號(hào) 途 徑 η ?Qmax /th1 —————————————————————— 1 T4冷凝 2 外購(gòu)電 ∞ 3 T2— 放空 15 4 T1MP減溫減壓放空 40 —————————————————————— 注 :外購(gòu)電價(jià) /kWh。 燃料價(jià)格 /kWh —————————————————————— 圖 7 不同途徑的經(jīng)濟(jì)效益比較 二、 過(guò)程全局夾點(diǎn)分析與超結(jié)構(gòu) MINLP相結(jié)合的能量集成最優(yōu)綜合法 ① 全局夾點(diǎn)分析與 MINLP優(yōu)化相結(jié)合的方法 ② 公用工程換熱網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu) ③ 公用工程換熱網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)最優(yōu)綜合 MINLP模型 ④ 應(yīng)用實(shí)例 二、 過(guò)程全局夾點(diǎn)分析與超結(jié)構(gòu) MINLP相結(jié)合的能量集成最優(yōu)綜合法 對(duì)公用工程對(duì)子系統(tǒng)之間的能量集成聯(lián)合優(yōu)化，目前多采用傳統(tǒng)的分步優(yōu)化法，即將整體問(wèn)題分解 ,依次進(jìn)行各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因而很難實(shí)現(xiàn)總體系統(tǒng)的優(yōu)化匹配。 Linnhoff和Zhu等人將單過(guò)程夾點(diǎn)分析進(jìn)一步擴(kuò)展到全過(guò)程的夾點(diǎn)分析和能量集成，可以得到全局熱回收的潛力和目標(biāo)，但不能給出具體的匹配方案； Grossmann等人基于線性化分解算法提出了超結(jié)構(gòu)混合整數(shù)非線性規(guī)劃 (MINLP)綜合策略，可以進(jìn)行各子系統(tǒng)的同步熱集成聯(lián)合優(yōu)化，但超結(jié)構(gòu)中可能的組合方案太多而難于求解。而對(duì)于現(xiàn)有過(guò)程的擴(kuò)產(chǎn)節(jié)能改造，成熟的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法亦不多見(jiàn)。將過(guò)程全局夾點(diǎn)分析與過(guò)程熱集成超結(jié)構(gòu) MINLP法相結(jié)合，使用基于全局夾點(diǎn)分析的公用工程與過(guò)程熱冷物流產(chǎn)用汽換熱網(wǎng)絡(luò)熱集成聯(lián)合優(yōu)化的超結(jié)構(gòu) MINLP方法進(jìn)行過(guò)程改造可得到明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。 ① 全局夾點(diǎn)分析與 MINLP優(yōu)化相結(jié)合的方法 單過(guò)程夾點(diǎn) 一個(gè)過(guò)程中可能有許多需要冷卻的熱物流和需要加熱的冷物流 ， 由夾點(diǎn)技術(shù)可建立單過(guò)程的復(fù)合曲線和總復(fù)合曲線 。 總復(fù)合曲線可以指出過(guò)程內(nèi)部物流換熱后所需的最小冷 、 熱公用工程負(fù)荷 ， 即剩余的熱源和熱阱 。 多過(guò)程全局夾點(diǎn) ? 對(duì)于多個(gè)過(guò)程，由于各過(guò)程的夾點(diǎn)位置一般不同，可將各過(guò)程的剩余熱源和熱阱分別組合到一起 ,得到全局溫焓分布圖，它表明熱源部分的剩余熱量和熱阱部分的需求熱量?？煽紤]用某些過(guò)程的熱源部分產(chǎn)生高、中、低壓 (HP,MP,LP)蒸汽 ,加熱另一些過(guò)程的熱阱部分，從而構(gòu)成過(guò)程物流產(chǎn)用、汽的換熱網(wǎng)絡(luò)（公用工程換熱網(wǎng)絡(luò)）和全局公用工程分布曲線。由全局公用工程分布曲線，可以看出冷熱物流少用和多產(chǎn)各級(jí)蒸汽的潛力，為公用工程換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化匹配提供了目標(biāo)。 ? 同過(guò)程夾點(diǎn)一樣，全局夾點(diǎn)表示了全局熱回收的瓶頸。全局夾點(diǎn)可以直觀的判斷全局用能水平，它位于公用工程之間不再可能產(chǎn)生重疊的部位，而不是冷、熱溫焓曲線相交的位置，全局夾點(diǎn)隨公用工程等級(jí)選擇的變化而變化。 ? 全局夾點(diǎn)分析用于過(guò)程節(jié)能改造可以直觀地分析熱回收 (產(chǎn)汽 )量、過(guò)程加熱用公用工程耗量、熱功聯(lián)產(chǎn)的可能功量等能量集成目標(biāo)，但不能給出過(guò)程物流與公用工程之間產(chǎn)用汽匹配換熱網(wǎng)絡(luò)具體方案，而且這些方案不是唯一的，各方案之間有很大差別甚至可能相互矛盾和制約，需要進(jìn)一步尋求最優(yōu)方案。 ① 全局夾點(diǎn)
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